CN106921407B

CN106921407B - 一种基于uwb自动检测的人体摔倒传感方法及装置

Info

Publication number: CN106921407B
Application number: CN201710113675.0A
Authority: CN
Inventors: 吴佩萱; 梁烽; 张克维; 王晗; 陈新; 张麟
Original assignee: Jiangsu Kangerzhi Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Connecticut Intelligent Technology Co., Ltd.
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: CN106921407A

Abstract

本发明实施例公开了一种基于UWB(Ultra Wideband)自动检测的人体摔倒传感方法及装置，其中，该基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法包括：S1：控制UWB传感器发射脉冲信号，通过所述UWB传感器获取与所述脉冲信号对应的脉冲反馈信号；S2：判断所述脉冲反馈信号是否在预置第一反馈信号范围内，若不在，在判断所述脉冲反馈信号在预置第二反馈信号范围内后再执行S3，若在，确认人体状态正常并停止运行预置时间，再重新执行S1；S3：根据所述脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，执行报警操作，若不存在，则执行S2。

Description

一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法及装置

技术领域

本发明涉及检测人体摔倒传感器领域，尤其涉及一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法及装置。

背景技术

随着社会人口结构的老龄化，老人摔倒骨折，绝大部分是因为轻微、间接暴力，而跌倒是常见的原因。随着年龄的增长，骨质疏松对于老人来说比较常见。然而老人跌倒后，如果没有及时的发现治疗，后果比较严重。

根据美国调查数据显示，每年老人跌倒的发生率约为15～40％，并随着年龄增加而升高。中国中医科学院西苑医院康复医学科主任庄平指出，老人跌倒会造成严重的伤害，包括髋关节等部位骨折、硬脑膜下出血、软组织伤害或头部外伤。由于原本身体机能正在衰退的老人若得不到及时的发现治疗，错过最佳治疗时间会出现严重的并发症后果，极容易出现褥疮、呼吸道感染、泌尿系统感染，甚至死亡。

据2016年12月16日出版的《生命时报》报道，我国每年约有4000万65岁以上的老人跌倒，每万人中有8位老人因跌倒死亡，这也是65岁及以上人群因伤致死的“头号杀手”。老弱病人的日常监护不再仅仅是家庭问题，已成为影响我国经济发展必须解决的社会问题。

老年人摔倒检测的方法大体上可分为三类：1、基于视频的检测方法，利用摄像头记录人体的运动状况，经过特定的图像处理算法，判断是否发生跌倒。基于视频的跌倒检测系统因为需要将摄像头安装在固定的地点，因此可监测的范围是有限的。另外，还可能对被监测者造成个人隐私的泄漏。2、基于声频信号的方法，这种方法安装比较复杂，资金投入也比较大，而且无法得到很好的精度，所以实际应用中该方法很少被采用。3、基于穿戴式的装置监测，这种系统是将传感器嵌入到可穿戴设备中或者直接佩戴在人体的特定部位，从而实现对监测个体的实时监控，但该系统对侧向摔倒不敏感。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种精确率高的自动检测人体摔倒传感系统，以解决现有检测技术所存在的问题。

UWB(UltraWideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。总的来说，UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输，近年来国外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位，如LocalSense无线定位系统。

UWB作为一项新的短距离无线通讯技术，具有以下一些传统的通讯技术无法比拟的优势：1.定位精度高，2.范围覆盖广，3.实时性好，4.穿透力强，5.发射功率小。

由于UWB是脉冲电波的工作方式，只有在工作的时候才发出脉冲电波，这比其他无线载电波技术连续性发出载电波有着很大的不同，大大节约了能耗，在提倡绿色能源的今天尤为宝贵。

因此，提供一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法及装置为本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法及装置，通过UWB传感器发射和接收纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲来探测人体胸腹起伏的微小移动来判断人体的活动情况，具有定位精度高，覆盖范围广，实时性好，穿透能力强，发射功率小和准确率高等优势。

本发明实施例提供了一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法，包括：

S1：控制UWB传感器发射脉冲信号，通过所述UWB传感器获取与所述脉冲信号对应的脉冲反馈信号；

S2：判断所述脉冲反馈信号是否在预置第一反馈信号范围内，若不在，在判断所述脉冲反馈信号在预置第二反馈信号范围内后再执行S3，若在，确认人体状态正常并停止运行预置时间，再重新执行S1；

S3：根据所述脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，执行报警操作，若不存在，则执行S2。

优选地，本发明实施例提供的一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法还包括：通过内置于所述UWB传感器的滤波电路对所述脉冲反馈信号进行滤波操作。

优选地，所述报警操作为发出警报或向移动终端发出通知短信。

优选地，所述脉冲信号为非正弦波窄脉冲信号。

优选地，所述非正弦波窄脉冲信号为纳秒级非正弦波窄脉冲信号或微秒级非正弦波窄脉冲信号。

优选地，本发明实施例还提供了一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置，包括：

获取单元，用于控制UWB传感器发射脉冲信号，通过所述UWB传感器获取与所述脉冲信号对应的脉冲反馈信号；

第一判断单元，用于判断所述脉冲反馈信号是否在预置第一反馈信号范围内，若不在，在判断所述脉冲反馈信号在预置第二反馈信号范围内后再触发第二判断单元，若在，确认人体状态正常并停止运行预置时间，再重新触发所述获取单元；

所述第二判断单元，用于根据所述脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，执行报警操作，若不存在，则触发所述第一判断单元。

优选地，本发明实施例提供的一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置还包括：

滤波单元，用于通过内置于所述UWB传感器的滤波电路对所述脉冲反馈信号进行滤波操作。

优选地，所述脉冲信号为非正弦波窄脉冲信号。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供了一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法及装置，其中，该基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法包括：S1：控制UWB传感器发射脉冲信号，通过所述UWB传感器获取与所述脉冲信号对应的脉冲反馈信号；S2：判断所述脉冲反馈信号是否在预置第一反馈信号范围内，若不在，在判断所述脉冲反馈信号在预置第二反馈信号范围内后再执行S3，若在，确认人体状态正常并停止运行预置时间，再重新执行S1；S3：根据所述脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，执行报警操作，若不存在，则执行S2。本发明实施例通过UWB传感器发射和接收脉冲来探测人体胸腹起伏的微小移动来判断人体的活动情况，具有定位精度高，覆盖范围广，实时性好，穿透能力强，发射功率小和准确率高等优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法的另一流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法的一个实施例，包括：

101、控制UWB传感器发射脉冲信号，通过UWB传感器获取与脉冲信号对应的脉冲反馈信号；

控制UWB传感器发射脉冲信号，通过UWB传感器获取与脉冲信号对应的脉冲反馈信号，用于判断人体的状态。

102、判断脉冲反馈信号是否在预置第一反馈信号范围内，若不在，在判断脉冲反馈信号在预置第二反馈信号范围内后再执行103，若在，确认人体状态正常并停止运行预置时间，再重新执行101；

在获取到脉冲反馈信号后，判断脉冲反馈信号是否在预置第一反馈信号范围内，若不在，在判断脉冲反馈信号在预置第二反馈信号范围内后再执行步骤103，若在，确认人体状态正常并停止运行预置时间，再重新执行步骤101。

需要说明的是，预置第一反馈信号范围为人体正常状态时的反馈信号范围，当人体处于正常状态时，反馈信号x处于m<x<n内(人体正常时x值一直存在微小的动态变化；n和m为人体正常时产生的脉冲反馈信号上下阈值)。预置第二反馈信号范围为人体胸腹起伏或者抽动剧烈等不正常时脉冲反馈信号范围，当x值不在预置第一范围时并处于预置第二范围内时，则确定人体胸腹起伏不正常。

在判断人体状态正常后，系统会停止检测30～60秒(这个步骤是为了避免将弯腰和下蹲或者坐下这几个洗澡可能发生的姿势误报为人体摔倒)，此处不做限定，然后继续开始检测。

103、根据脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，执行报警操作，若不存在，则执行102。

判定人体胸腹起伏不正常后，根据脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，执行报警操作，若不存在，则执行步骤102。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法的另一个实施例，包括：

201、控制UWB传感器发射脉冲信号，通过UWB传感器获取与脉冲信号对应的脉冲反馈信号；

具体的，在获取到脉冲反馈信号后，可通过内置于UWB传感器的滤波电路对脉冲反馈信号进行滤波操作，能够实现过滤掉身体其他部位的不规律微小移动，减低误判率。

UWB传感器通过发射并接收纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲来检测人体的胸廓和腹部状态，人从正常状态到摔倒在地的这一过程中，胸腹起伏由正常的状态发生突变，身体失去平衡的瞬间身体僵硬，呼吸骤停，胸腹无起伏，到摔倒在地的时候人的反应会比较剧烈，脉搏会上升，呼吸会变得急促，胸部腹部开始剧烈地起伏抽动，UWB传感器可以检测出胸腹无起伏的瞬间和胸腹起伏变大的时候的胸腹位移大小和频率的改变。

202、判断脉冲反馈信号是否在预置第一反馈信号范围内，若不在，在判断脉冲反馈信号在预置第二反馈信号范围内后再执行203，若在，确认人体状态正常并停止运行预置时间，再重新执行201；

在获取到脉冲反馈信号后，判断脉冲反馈信号是否在预置第一反馈信号范围内，若不在，在判断脉冲反馈信号在预置第二反馈信号范围内后再执行步骤203，若在，确认人体状态正常并停止运行预置时间，再重新执行步骤201。

203、根据脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，发出警报或向移动终端发出通知短信，若无，则执行202。

判定人体胸腹起伏不正常后，根据脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，发出警报或向移动终端发出通知短信，若不存在，则执行步骤202。

请参阅图3，本发明实施例提供的一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置的一个实施例，包括：

获取单元301，用于控制UWB传感器发射脉冲信号，通过UWB传感器获取与脉冲信号对应的脉冲反馈信号；

第一判断单元302，用于判断脉冲反馈信号是否在预置第一反馈信号范围内，若不在，在判断脉冲反馈信号在预置第二反馈信号范围内后再触发第二判断单元303，若在，确认人体状态正常并停止运行预置时间，再重新触发获取单元301。需要说明的是，预置第一反馈信号范围为人体正常状态时的反馈信号范围，当人体处于正常状态时，反馈信号x处于m<x<n内(人体正常时x值一直存在微小的动态变化；n和m为人体正常时产生的脉冲反馈信号上下阈值)。预置第二反馈信号范围为人体胸腹起伏或者抽动剧烈等不正常时脉冲反馈信号范围，当x值不在预置第一范围时并处于预置第二范围内时，则确定人体胸腹起伏不正常；

第二判断单元303，用于根据脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，执行报警操作，若不存在，则触发第一判断单元302。

进一步地，本发明实施例提供的一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置还包括：

滤波单元304，用于通过内置于UWB传感器的滤波电路对脉冲反馈信号进行滤波操作。

进一步地，报警操作为发出警报或向移动终端发出通知短信。

进一步地，脉冲信号为非正弦波窄脉冲信号。

进一步地，非正弦波窄脉冲信号为纳秒级非正弦波窄脉冲信号或微秒级非正弦波窄脉冲信号。

在本实施例中，UWB传感器可以发射纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲并接收反射回来的脉冲，并由实时判断系统(即本发明实施例提供的基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置)控制，实时判断系统能实时计算UWB传感器所接收的反射脉冲信号，准确判断人体的状态。

UWB传感器和实时判断系统封装在一起安装在封闭的活动空间如洗手间或浴室等较为容易摔倒的空间里的某一个位置对人体进行实时监控。使用时，实时判断系统开始控制UWB传感器发出非正弦波窄脉冲，并接收脉冲反馈信号，与预设定的数据进行比对，来判断人体胸腹起伏是否正常。当人体胸腹起伏不正常，那么实时判断系统开始读取UWB传感器上的胸腹起伏数据(即脉冲反馈信号)来计算是否存在胸腹起伏骤停的现象，来判断人体是否摔倒。如果判断为摔倒而且胸腹起伏不正常，则装置立即发出警报或者短信通知；如果没有检测出骤停的现象，则继续返回脉冲信号检测。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法，其特征在于，包括：

S3：根据所述脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，执行报警操作，若不存在，则执行S2；

其中，所述预置第一反馈信号范围为人体正常状态时的反馈信号范围，所述预置第二反馈信号范围为人体胸腹起伏不正常或者抽动剧烈时的脉冲反馈信号范围。

2.根据权利要求1所述的基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法，其特征在于，还包括：

通过内置于所述UWB传感器的滤波电路对所述脉冲反馈信号进行滤波操作。

3.根据权利要求1所述的基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法，其特征在于，所述报警操作为发出警报或向移动终端发出通知短信。

4.根据权利要求3所述的基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法，其特征在于，所述脉冲信号为非正弦波窄脉冲信号。

5.根据权利要求4所述的基于UWB自动检测的人体摔倒传感方法，其特征在于，所述非正弦波窄脉冲信号为纳秒级非正弦波窄脉冲信号或微秒级非正弦波窄脉冲信号。

6.一种基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置，其特征在于，包括：

所述第二判断单元，用于根据所述脉冲反馈信号判断是否存在胸腹起伏骤停，若存在，执行报警操作，若不存在，则触发所述第一判断单元；

7.根据权利要求6所述的基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求6所述的基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置，其特征在于，所述报警操作为发出警报或向移动终端发出通知短信。

9.根据权利要求8所述的基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置，其特征在于，所述脉冲信号为非正弦波窄脉冲信号。

10.根据权利要求9所述的基于UWB自动检测的人体摔倒传感装置，其特征在于，所述非正弦波窄脉冲信号为纳秒级非正弦波窄脉冲信号或微秒级非正弦波窄脉冲信号。